No.68 July 2006
The Shipbuilding Research Centre of Japan
No. 68●目 次●

船型設計システムの開発
トリマランの運動性能について

page 1
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日本造船技術センターにおける具体的なCFD計算例（その2）page 4

上島町フェリー型19総トン救急艇「ゆうなぎ」について

page 6船型設計システムの開発

浮体式洋上風力発電プロジェクトについて−第1報 基本コンセプトと予想発電量− page 8
ハイブリッド型推進装置搭載船の水槽試験（その2）−試験計画と試験方法−
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日本造船技術センターにおける
研修の感想

本

page 12
開発作業風景部（飯田橋）
興和飯田橋ビル
日本造船技術センター
飯田橋出口（竹橋方向）
小石川後楽園

大江戸線
飯田橋駅

GS

東京
ドーム

C2

有楽町線/南北線
有楽町線
南北線
飯田橋駅

至 秋葉原
JR総武線
水道橋駅

JR総武線 A3
JR総武線
飯田橋駅

東西線
飯田橋駅
首都高速5号池袋線

西神田出口（池袋方向）

至 新宿、三鷹

試験センター（三鷹）三鷹駅

最適Cp/Cw曲線の導出と線図創生

吉祥寺駅 JR中央線
至新宿

至立川
バスのりば

丸井
バスのりば
井の頭公園

GS
バス停
三鷹市役所前

システム化で設計支援

性能推定・性能検証は水槽試験と連携

日本造船技術センターでは、長年に渉船型設計システムは、フローチャート

り蓄積された試験結果を数値化された船に示すように、こうした新しい手法を組型パラメータや性能要素データベースにみ込み推進性能に優れた船のラインズを

整理し、その分析結果をもとに、脳の機短期間に提供することを目指すもので、能や遺伝メカニズムのシミュレート手法

現在開発に取り組んでいます。

バス停
三鷹農協前

GS
バス停 航研前

多摩青果

GS 三鷹消防署
三鷹保健所

海上技術安全研究所内
日本造船技術センター 試験センター

調布 I.C.

中央高速道路を適用した船型最適化手法を開発しています。
また、最適化で得られた船型パラメー
タから船体形状を創生し、線図に具現化する数学的手法も独自に考案し実用化を

右の写真は開発状況と最適結果の紹介
ですが、水槽試験と連携した性能検証も当センターの特徴です。
実用に供すべく開発を進めてまいります。ご期待ください。

進めています。
1

トリマランの運動性能について
1．はじめに

動中に船体形状の急激な変化、即ち、運動てさらに考察を進めたいのですが、簡単の高次影響と流体力係数の時間変化影響のために、単振り子の問題に置き換えて

SRC News No.66、67で、トリマが重畳して生ずると考えられるからです。

「ブランコの回転中心から人間の質量中ランの復原性能について紹介しました。

本稿ではまず、このパラメトリック振心までの距離を変化させている」と考え

細長型トリマランは、比較的小さな傾斜動の理解を深めるために、パラメトリッ

ることにします。図−3に単振り子の座角で、片舷の副船体船底が空中に出てそク振動の一例であるブランコの挙動を考標系を示します。

の部分の復原力を失い、全体復原力が急

察します。
①

減して大傾斜する性質があり、その対策②

は、初期復原力増加、或いはペンタマラ
ンの様に別の副船体が着水して喪失復原力をカバーする等が考えられます。また、
この様な特性は波浪中の運動特性にも影響し、微小振動、微小波高を前提とする線形理論では予測出来ない現象の可能性があります。縦或いは横傾斜により水面

図−2

ブランコ

形状が動揺中に大きく変化する例は、通常船では最近のコンテナ船等に見られ、

図−1 座標系

縦揺れが大傾斜横揺れを誘起する現象（パラメトリック横揺れ）等が話題とな

表−1

船体運動方程式っています。これらの現象をシミュレー
トすることが可能なプログラムも開発されていますが、本稿では、現象を理解するために、簡単な問題に置き換えて検討してみます。

図−3 単振り子座標系

2．船体運動の定式化

まず、エネルギー保存則から船体運動は、一般にx、y、z軸方向の変位と軸周り捩りの6成分とそれらの1次及び2次の時間微分よりなる連立方程が得られます。ここで、式で表されます。図−1に運動の座標系
を、表−1に、運動方程式を示します。
加速度、速度及び変位に関する高次影響であります。また、幾何学的関係からを無視した線形関係に波強制力を加えたを仮定すると、形となっており、船体対称性、細長体のられます。

仮定をして前後揺れ、上下揺れ、縦揺れが連成する組と左右揺れ、船首揺れ、横揺れが連成する組に分離します[1]。波強2が得

以上より、エネルギー保存則は3．パラメトリック振動

制力以外の各係数は微小運動、微小波高

図−2に示すように、ブランコを漕いの仮定から時間に無関係としています

でいるときのことをイメージしてみましが、深さ方向の形状変化が大きく、運動ょう。この運動を言葉で表現すると「人が大きい場合に見られるパラメトリック

間はしゃがんだり、立ち上がったりとい

横揺れ或いは、トリマランの場合に懸念う動作をブランコの揺れの半周期の間にが得られます。パラメトリク振動とはこされる現象の検討は困難です。何故なら1回行い、より大きな振幅の運動を得ての糸の長さlが含まれる、xに掛かっていば懸念される現象は大波高中の大振幅運いる」と言えます。この運動を定式化しる項（バネ振動系ではバネ乗数に相当すと書き直すことができ、これを微分形式
で表すと、

SRC News No.68 July 2006

る）がパラメトリックに変動する運動系

β=0の場合には単純な周期運動となりに来るなど、系の構造を知ることができ、です 。また、これらの系ではバネ乗数

ますが、αとβの値によっては安定な準実際の設計に生かすことができると考えの変化がある特殊な条件のとき、解が発周期解や、解が発散する不安定現象が見られています。次稿以降ではトリマラン

散することも知られており、パラメータられました。船体運動に置き換えて考え船型の船体運動を表現できる方程式を用

共鳴、パラメータ共振とも呼ばれていまると、ほんの少しの条件の違いによっていて考察を深める予定です。

[2]

[3]

す 。このばね乗数が変化するというこ

安全な状態から非常に危険な状態に陥るとは、船体運動では復原力が変化するこ

ことを示唆しています。

とに対応します。

しかしながら、方程式を良く調べるこ

これらの方程式系はMathieu方程式ととにより、不安定領域と安定領域が交互呼ばれる方程式で記述され、その解も詳に存在し、固有振動数の2倍程度の周波

しく研究されていますので、次章でその数で励起される振動が不安定領域の中心特性について触れます。

4．Mathieu方程式
Mathieu方程式の一般形は以下のように記述されます[4][5]。

それではαやβを変化させた挙動を見てみましょう。β=0.25、α=0.1177
図−6の場合には図−4に示すように解は不安

上：相空間；下：時系列（α=0.0、β=0.25）

定となり発散します。上の図は縦軸にdx/dt、横軸にxをとった相空間を示した図で、下の図は時系列を示します。
図−5は図−4の近傍でうなりのような準周期運動の安定解が得られる場合を示したものです。図−6は別の安定解が得

図−4 上：相空間；下：時系列（α=0.1177、β=0.25）られる例を示しました。
安定解の存在範囲をα、βで分類すると図−7に示すアーノルドの舌と呼ばれ
図−7るような分布になります。パラメータ共鳴が生じる不安定領域は安定解の存在範囲

では固有振動数の2倍付近で起こります。すなわち、（nは整数）の付近、
α=0.25,1.0,2.25 . . . で現れます（図参考文献[1] 元良誠三等、 改訂版

中○印で示した所）。

構造物の運動学 、成山堂書店[2] A.P.フレンチ、 MIT物理

5．まとめ
本稿ではパラメトリック振動の一例と[3] ランダウ、リフシッツ、 力学 、東京図書株式会社て、振り子の糸に相当するパラメータをを解説しました。さらにMathieu方程式

振動・波

動 、培風館

してブランコの例を単振り子に置き換え変化させることによって励起される振動

船体と海洋[4] 高橋陽一郎、 微分方程式入門 、東図−5 上：相空間；下：時系列（α=0.1176、β=0.25）

京大学出版会[5] 岩波 数学辞典 第3版 、岩波書店

を使って解の挙動を紹介しました。

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3

日本造船技術センターにおける具体的なCFD計算例（その2）○ 格子生成前号ではCFDの理論的背景を簡単に述べた。

体で構成されている。
構造格子、非構造格子には一長一短があり、計算対象や内容に応じて適切に選択する事となる。構造格子は、格子の配CFDでは、計算格子上で流体現象を記列が規則的であるので数値計算の手間が述する方程式を解いているが、計算格子

少なくて済むので、非構造格子と比べての品質は計算精度や安定性に大きな影響

計算時間が短いのが長所であるが、短所を与える。

としては格子の形や配置の制約のため、

日本造船技術センターでは（独）海上技
術安全研究所と（有）ACTが共同開発した

図−3 自由表面と格子を一致させる方法

複雑な形状（例えばフィンが付いたような船体）に対応する事が難しい。

HullDesという格子生成プログラムを用いて格子を生成している。今号では計算格子について簡単に説明した後、HullDesを用いた具体的な格子生成事例を紹介する。
図−4 格子の内部で自由表面を捕獲す
る方法○ 構造格子・非構造格子
計算格子には大きく分けて構造格子と図−2 非構造格子（2次元）

非構造格子の2種類がある。構造格子とこれらの方法には一長一短があり、前は図−1に示すように長手方向にX分割、非構造格子は格子の形や配置に制約が者では、自由表面と格子が一致している

上下方向にY分割のように格子の配置がないので複雑な形状に対応するのが容易

ので、自由表面の形状が非常に精度良く規則的（構造的）な格子の事である。そという点が長所であるが、格子の配列が表現されるが、巻き波など波面の変形がれぞれの格子は6面体で構成される。格

規則的ではないので、数値計算の手間が大きくなると、格子を追従させるのが非子の形状として理想的なのは直方体であ多くなり、構造格子と比べて計算時間が常に困難になるという欠点がある。後者

るが、実際に生成される格子は直方体で長くなるというのが短所である。

は、巻き波など波面の変形が大きい場合はなく歪みや捩れを持つので、なるべく

尚、当センターで使用しているNSソでも格子の形を変えなくて良いので、計直方体に近づけるようなスムージング処

ルバーのうち、NICEとNEPTUNEは構算が容易であるが、自由表面と格子が一理を数値的に行い、格子を生成している。

造格子にのみ対応しており、SURFは構致していないので、その分、精度が若干造格子と非構造格子の両方に対応してい悪くなるのが欠点である。

るが、格子生成ソフトのHullDesが非構

尚、当センターが使用しているCFDプ

造格子に対応していないため、構造格子

ログラムの内、自由表面計算に対応してについてのみ計算を行っている。非構造

いるのはSURFとNEPTUNEであるが、格子は今後の課題である。

NEPTUNEは格子と自由表面を一致さ○ 自由表面の取り扱い
船の周りの流体現象において、造波現象、つまり自由表面の存在は非常に大き図−14構造格子（2次元）せる方法であり、SURFは格子と自由表面が一致していない方法である。

○ プロペラの取り扱いな要素である。この自由表面の捉え方はプロペラについては、厳密に扱おうと大きく分けて2種類ある。1つは自由表

すると、プロペラについても計算格子を

非構造格子とは、図−2に示すように面と格子を一致させる方法（図−3参照）

生成し、そのプロペラを回転させて推力格子が不規則に配置されるような格子でで、もう1つは格子と自由表面を一致さやトルクを推定する必要があるが、プロあり、格子の形は6面体に限る必要はな

せず、格子の内部で自由表面を捕獲する

ペラを含んだ計算格子の生成や非定常計

く、4面体や5面体のような色々な多面方法（図−4参照）である。

算にする必要があるなど様々な困難があ

SRC News No.68 July 2006

るため、SURF, NEPTUNEでは厳密に①船体表面格子ではなく簡易的に、プロペラを無限翼数
理論に基づいてスラスト、トルクが作動する円板として評価している。この円板が計算格子内に存在すると考え、流場の情報から円板（プロペラ）が発生するス
ラストとトルクを推定し、円板を含む計
算格子に対して適切な体積力項を与える②境界面格子事でプロペラの影響を考慮している（図−5参照）。実際の計算では流場計算とプロペラの計算を数回程度繰り返して計算を収束させている。当センターでは
シップポイントで推力と抵抗がつりあうようにプロペラ回転数を変化させる計算を行っている。

図−5 格子に含まれる円板の面積、位置に応じて体積力が与えられる③空間格子○ 格子生成の具体例
Hulldesにおける格子生成の手順は、最初に計算対象の①船体表面格子を生成し（必要に応じて舵の格子も）、次に②境界面格子を生成し、最後に③空間全体の格子を生成する。右に各段階における格子生成例を紹介する。空間格子については、全ての格子をプロットすると何も見えなくなるので、空間内の一部の格子を描画することとした。実際は空間内に
密に格子は分布している。

SRC News No.68 July 20065

上島町フェリー型19総トン救急艇「ゆうなぎ」について

1．はじめに愛媛県越智郡上島町は平成16年10月

び行政連絡活動(1)業務上高速力を要求されることや廃船処理等を考慮して船体材質を船1日に弓削町、岩城村、生名村、魚島村(2)海上における救急救助活動

舶用耐食アルミニュウム合金とし、が町村合併して誕生した。

(3)災害時等の物資及び車両輸送

船体の軽量化を図る。

行政区域は瀬戸内海の平水区域内の島々であるため、民間のフェリーの運航
時間に左右されずに救急車等の行政車両を移送できる機動性に優れた救急艇が必要不可欠となった。
本艇は日本造船技術センターにおいて
平成17年1月〜3月に基本設計を行い、平成17年9月に（株）木曽造船で起工、
平成18年2月に竣工した。
本艇の建造に伴い建造監理も実施した
ので、概要を紹介する。

2．建造目的
当町の行政区域内には総合庁舎及び消防署のある弓削島の他に、各支所のある
生名島、岩城島、魚島があり、その他にも佐島、赤穂根島、豊島、高井神島などがある。これらの島より必要に応じて因島、尾道、今治に救急患者等を機動的に搬送する。
本艇は以下の目的に従事する。

6(1)島しょ部における救急搬送活動及(4)その他

3．基本コンセプト(1)本艇はイニシャルコスト及びメン
テナンスコストの低減が期待できる
19総トンのJCI船とする。
(2)救急車等の行政車両を積載できる
平甲板船とする。
(3)車両を積載しない場合は平水区域を航行するが、積載した場合は5海里以内とする。
(4)車両を搭載し機動的な運用を行うた(2)船型は高速艇に適した単胴チャイン船型とするが、車両の出入に際して、船首の沈下が極力少なくなるよ
うに船首付近の計画喫水線上に十分なボリュームを持たせる。
(3)本艇は、安全性を第一とし、車両搭載時の復原性能を事前に十分な計算を行い確認すると共に、建造に当っては極力船体の重心位置の低下に努める。
(4)一般法令の他に小型カーフェリー
特殊基準を適用し設計する。

め、船速を常備状態、主機関90％出(5)ランプ扉の材質はアルミニウム合

力で25ノット、最軽荷状態試運転最金製とし、各港のポンツーンに接舷

大28ノット以上を達成する。

し、車両の移送がスムーズに行われ(5)航続時間を船速25ノットで7時間以上とする。

4．基本計画概要

る長さ及び強度を確保する。各港のポンツーン乾舷は車止め縁石高さ10cmを加味して90〜120cmの高さとする。

目的及び基本コンセプトより、本艇の(6)主機関は所定の船速を満足する軽基本計画の概要を以下のように設定した。

量高出力の4サイクルディーゼル機

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関を2基搭載する。

⑭最軽荷状態・試運転最大

主機関はメンテナンスの容易な水平配置とし、防振ゴム上に設置し、船体振動の低減を図る。なお、ポン
ツーン接岸時の操船用として減速機は電子コントロール付とする。
(7)発電機は防振装置を施した高速ディーゼル機関駆動1基を同一架台上に設置し、船内の機器に十分な電力を供給する。

主機関110％出力

28kt⑮航続時間：7時間以上(25kt)(2)主機関等

85%出力：

25ノット

100%出力：27ノット

110%出力：

29ノット

②航続時間

9時間（25ノット）①主機関出力：S6B5-MTK2S③騒音測定

537kW(730PS)×2基

主機関②発電機出力：CAT−C1.5

14.5kW×1800rpm

3／4出力時

操舵室

：

71dB

客室

：

75dB

(3)無線及び航海計器等①消防無線(8)航走トリム対策として、トランサ
ムの左右に固定式のトリムタブを装備する。

②第3種汽笛兼船内指令装置
TT−30③磁気コンパス(9)4翼一体型で25°程度のスキュー

時差修正装置付ドーム型

付プロペラを装備し、プロペラチッ④磁気方位センサ

プと直上の船体との距離を0.3Dp以PG−1000

上とり、プロペラキャビテーション
による振動騒音を減少する。

SD−21⑤15型船舶用カラーレーダー
FR−1525

M3⑥12型GPSプロッタ

5．完成主要目等

GP−280（DGPS）

6．あとがき

本艇の基本設計は平成17年1月下旬⑦真風向風速計

から3月下旬までの短納期のため、上島

FW−250

船速条件を満たすため、極力軽量化を町担当者と精力的に打合せ及び検討を行⑧衛星EPIRB

進めることにより、試運転時には常備状い、以下の主要寸法等を決定した。
(1)船体主要目等

REB−23−01⑨キセノン電動リモコン探照灯

態速力を満足することが出来た。
「ゆうなぎ」の竣工により上島町は19総トン救急艇「かみじま」と2隻体制と①全長： 20.80m②測度長： 16.00m

③型幅

：

5.00m

④型深さ

：

1.90m

最後に本艇の建造にあたっては長年培⑤船首高さ： 約2.4m

われた経験と技術を十分に発揮した（株）⑥計画満載喫水： 約0.8m

木曽造船並びに関連メーカーに感謝いた

⑦船員

：

4名

します。

⑧旅客

：

12名

⑨航行区域

：

HRX−300⑩ハロゲン角型フラッドライト
200W×AC100V・DC24V

なり、患者等の状況に応じて対応できる状態となった。

平水（車両未搭載時）
⑩車載条件

：

5海里以内

a．4トン（車両1台）
b．カローラクラス＋軽トラック⑪燃料：2,200L

⑫清水

：

300L

⑬常備状態船速：耳骨マイク式UBZ-LJ20(4)海上公試運転結果

救急車搭載、80％積荷
主機関90％出力⑪トランシーバー

25kt

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①車両搭載時速力
排水量

約30トン時7

浮体式洋上風力発電プロジェクトについて−第1報 基本コンセプトと予想発電量−
日本造船技術センターでは、(独) 鉄道

収も考慮に入れて、輸送用代替燃料とし建設・運輸施設整備支援機構（JRTT）てメタン燃料への転換を検討しました。

からの委託研究として、平成15年度〜

もちろん、陸地から近い発電浮体からは17年度にかけて「浮体式洋上風力発電に

海底ケーブルを用いて、直接電力を供給

よる輸送用代替燃料創出に資する研究します。

2．浮体式洋上風力発電ファー
ムによる発電量の予測
風力発電浮体設置可能海域の調査では、日本近海の風況データと沿岸100kmまでの等深線図を基に、以下の条件で浮体（基本コンセプトの確立および浮体搭載用

図−1に、風力発電浮体上における輸風車の開発）」を実施しました。日本近海

送用代替燃料製造の概念図を示します。

で洋上ウィンドファームを展開する場合

浮体上に、海水から電気分解で水素を製①発電に適した風力エネルギーが得らの候補海域や予想発電量、洋上風力発電

造する水素製造プラント、水素とCO2かれること：年平均風速8m/s以上

浮体の形状や係留方式、浮体搭載用風車

らメタンを製造するメタン製造プラント②浮体設置に適した水深であること：の検討を行いましたので、その成果につを搭載して、各プラントで使用する電力

いて紹介します。第1報では、基本コン

エネルギーは、風車で発電します。原料

また、発電量を評価するために、年間

セプトと日本近海での浮体式洋上風力発となるCO 2 の搬入や製造メタンの搬出

平均風速を風力発電の設備利用率に置き電による予想発電量について説明します。

は、船舶またはパイプラインで行います。

換えて推定しました。設備利用率とは、今回の研究で提案された発電浮体を用

風力発電システムの定格出力に対する利いた洋上風力発電ファームのイメージ図

用率を表す指標の1つで、次式で算定で洋上では陸上のように周辺に障害物がを、図−2に示します。風車は、現存すきます。

無いため、乱れの少ない安定した風力エ

る最大規模である5MW風車（ロータ直ネルギーを得ることが可能であり、風力径120m、タワー高さ80m）を、干渉

年間発生電力量

発電ファームの建造に適した場所であるを避けるためにロータ直径の1.5倍

定格出力 × 8760時間といわれています。実際、ヨーロッパで（180m）離して2基搭載しています。

は遠浅の海上に固定式大型風車を大量に浮体は、鋼材節約のために無駄な浮力を年間発生電力量は、対象海域で予想さ並べた洋上風力発電ファームが見られま

省いて、格子型浮体としました。浮体のれる風速の出現頻度と5MW風車の発電す。しかしながら、日本近海では遠浅の係留は、軽量・高強度の合成繊維ロープ

出力カーブから推定しました。図−3に、海域が少ないので、着定式の風車を並べによるトート係留としました。

日本近海における洋上風力発電の年間設

1．基本コンセプト

る洋上風力発電ファームは構築できませ設置候補海域を選定しました。

水深100〜200m程度

年間設備利用率(%)＝× 100

備利用率の分布を示します。

ん。そこで、日本近海でも適用できるよ
うに、係留された浮体上に風車を設置して発電を行うテム

浮体式洋上風力発電シスについての検討を行いました。

陸地から数10km離れた洋上に大規模発電ファームを構成する洋上風力発電では、発電した電力を海底ケーブルで直接陸上へ供給することが困難であることが考えられます。そのため、浮体上で発電した電力を用いて、水素やメタン等の代替燃料を製造し、それを陸上に輸送する代替燃料輸送システムの構築も必要となります。将来的には、燃焼時に温暖化ガスを発生しない水素燃料への変換を目標としますが、現状では社会的に水素イン
フラの整備が十分でないことと製造時に原料としてCO2を用いることからCO2回

8

図−1

浮体式洋上風力発電における輸送用代替燃料製造の概念図

SRC News No.68 July 2006

3．おわりに
遠浅な海岸が少なく固定式洋上風車の展開が難しい日本近海で、洋上風力発電
ファームを構成するための浮体式洋上風力発電システムの検討を行ないました。
本報では、発電浮体で発電した電力を用
いて水素又はメタンという代替燃料を製造し陸地に輸送するという基本コンセプ
トと、日本近海で浮体式洋上発電ファームを展開した場合に予測される発電電力量を示しました。この結果を受けて、浮体式洋上風力発電システムの技術的検討
図−2

格子型浮体を用いた洋上風力発電ファームのイメージ図を行いました。
なお、本報告は、(独) 鉄道建設・運輸
施設整備支援機構（JRTT）からの委託

年間設備利用率40％以上が期待でき研究として行った「浮体式洋上風力発電

る好候補地の海域に、図−2で示した浮による輸送用代替燃料創出に資する研究

体式洋上風力発電装置（10MW/1浮体）（基本コンセプトの確立および浮体搭載

を1.2km（ロータ直径の10倍）おきに用風車の開発）」の1部をまとめたもので配置した場合の発電量を予測しました。

す。

例えば、北海道西岸沖、東北・日本海沖、（第2報につづく）

房総沖、伊豆沖の4海域を選定すると、上記の好候補地の海域面積は約15,000km2と推定でき、この海域に浮体式洋上風力発電ファームを展開した場
合、総設備量（発電量）はNEDOの風力発電ロードマップに示された導入目標
値、 2010年までに3,000MWの約35倍に相当し、総発電量は2004年度
国内総発電電力量（約924TWh/年）の約44%にも達することがわかりました。
ただし、種々の要因により、現実には設備利用率が高い海域すべてに発電浮体を展開することは不可能ですので、設備利用率40％以上が期待できる海域面積の5％を洋上風力発電ファームに利用するとして、発電量の推定を行いました。この場合でも、洋上風力発電ファームの総発電量は上記国内総発電電力量の約2％

図−3 洋上風力発電の設備利用率の予測に達することがわかりました。

SRC News No.68 July 20069

ハイブリッド型推進装置搭載船の水槽試験（その2）―試験計画と試験方法―
1．はじめにってもケース2を選択することが現実的体で抵抗試験を行い、プロペラ単独性能と言えます。またケース3は一回り小さは前方プロペラには通常型プロペラのプ

前稿ではハイブリッド型推進装置を搭

いポッド動力計を使用した例です。このロペラ単独特性を、後方プロペラはポッ

載した船舶の水槽試験の概要とそれに使

動力計はサイズが小さい上にプロペラ自ド推進器の単独特性（ポッド単独特性）用される計測機器について紹介しまし

体のスラスト・トルクの計測機構は内蔵を使用します。

た。今回は具体的な試験計画と試験方法、していないため、ポッド全体を推進装置(3)では前方プロペラと後方プロペラ

特にハイブリッド型推進装置搭載船固有として扱う試験・解析が求められますがを合わせて一つの二重反転プロペラと考の問題を中心に紹介します。

巻末に示すような問題があります。

えます。従って抵抗試験はポッドを装備

2．試験の計画

以上のようにハイブリッド型推進装置

して行い、自航試験時に使用するプロペを有する船型の水槽試験計画では前後のラ単独特性は二重反転プロペラとしての水槽試験では、模型船と模型プロペラ

実船プロペラと代用プロペラ、実船特性を使用します。

の縮尺の決定が重要課題です。通常は実POD推進器とPOD動力計の関係を満た

最後の(4)は、前方プロペラと後方プ

船プロペラの要目、特に直径を重視し、して縮率を決定することが重要なポイン

ロペラおよびポッド全体を一つの推進器

水槽常備の模型プロペラ群から要目の近トとなります。

と見なしており、ポッド無しの船体で抵いものを選び、その縮率を模型船の縮率とします。ハイブリッド型推進装置の試
験では、以上に加え後方プロペラ直径、ポッド動力計の大きさ等も考慮しなければなりません。
まず日本造船技術センター保有の模型

3．プロペラ特性上からの推進装置の取り扱い

プロペラ＋後方ポッド推進器という状態で計測したものを使用します。

推進器の特性の面からハイブリッド型(1)は従来からある多軸船の推進性能

推進装置を有する船型の試験法を整理し試験の延長上にある手法であり、(2)はてみると以下のようになります。

ポッド推進器の単独性能試験法に課題はプロペラ群の中から、実船の前方プロペあるものの、基本的に対応可能です。

ラと後方プロペラの直径比に近い右回(1) 前後の通常型プロペラがそれぞれ(3)も二重反転プロペラに対する単独性

り、左回りプロペラの組合わせを捜しま

異なる流場の中で作動すると見な能試験が必要ですが、これは従来の技術す。捜したプロペラの組み合わせの中かす場合で対応可能となります。しかし(4)につらさらにピッチ比、展開面積比等が実船(2) 前方の通常型プロペラ、後方のポ

いては前方プロペラ＋後方ポッド推進器

採用予定に近い組み合わせを選び、それッドプロペラがそれぞれ異なる流という状態でプロペラ単独試験を行う必を代用プロペラとします。

場の中で作動すると見なす場合要があり、研究課題も多く、対応には検表−1は代用プロペラがうまく見つか(3) 二重反転プロペラ（CRP）が船体った場合のPOD動力計と実船採用のとポッド推進器に挟まれた流場でPOD推進器との関係をチェックしたも作動すると見なす場合討を要します。
日本造船技術センターでは(1), (2),(3)の試験法についてそれぞれによる性のです。実際は、直径比、回転方向の段(4) 通常プロペラとポッドプロペラが能が実用上ほぼ問題なく一致することを階でさえうまい組み合わせを見つけるこ

二重反転プロペラを構成すると見確認した上で従来の推進性能に関する知とは難しく、ピッチ比、展開面積比等になす場合

見や資料の活用に支障が無く、前後異速

ついては妥協せざるをえないことが殆どです。

10

抗試験を行い、プロペラ単独性能は前方等異なる条件に柔軟に対応が可能なこと
図−1に以上の概念を示します。

から(1)の方法を主体として試験解析を進めることとしています。

ケース1は模型船スケールのポッド推(1)の場合、前方プロペラ、後方プロ進器の長さ、直径ともPOD動力計のそ

ペラをそれぞれ通常プロペラとして扱っ

れより大きく、実船POD推進器と相似ており、抵抗試験はポッド付きで行い、な形状を作成することが可能ですが、模プロペラ単独特性は前後とも通常型プロポッド推進器への関心の高まりととも型船の大きさが8m以上となるため製作、ペラに対するものを使用プロペラベースに、推進性能に関連する研究が世界的に計測の両面で困難が生じます。この場合の解析法により自航要素を求めます。

進められています。しかし本稿で述べた

4．終わりにはPOD動力計の長さが模型スケール(2)は後方プロペラをポッドを含む推ように検討課題も多く、試験法に関して

POD長さより大きくなることに目を瞑進器と考えます。ポッドを装備しない船は国際的合意にもいたっていないのが実

SRC News No.68 July 2006

情のようです。日本造船技術センターでは今後の研究成果や実績などの情報を考慮し、ハイブリッド推進方式の試験法をより合理的な手法へと改善していく所存
です。

表−1

ハイブリッド型推進装置搭載船の試験計画

ケース 1☆ POD動力計ケース3について
小型模型船の操縦性能試験用装置は、3分力によるポッドへの流

実船

体力と駆動モーターの反力を直接計測（トルクメータ）してトルクを求める方式である。
ポッド全体を推進装置とする解析においても、精度の良いトルク

模型船を得るために、プロペラ軸トルクとトルクメータとの較正が必要で
ある。

動力計

垂線間長
Lpps
(m)
前プロペラ直径 Dpsf(m)
後プロペラ直径 Dpsa
(m)
POD長さ
Lpods (m)POD直径φpods (m)
縮率
α
垂線間長
Lppm
(m)
前プロペラ直径 Dpmf
(m)
後プロペラ直径 Dpma
(m)
POD長さ
Lpodm (m)POD直径
φpodm (m)
POD長さ
Lpod
(m)
POD直径
φpod (m)

ケース 2
ケース 3
87.00
2.80
2.40
3.00
1.00
11.00
12.60
15.00
7.91
6.90
5.80
0.25450.22220.18670.21820.19050.16000.27270.23810.20000.09090.07940.06670.18200.26000.06080.0760

(1)

抵抗試験

自航試験

前方プロペラPOT

後方プロペラPOT

抵抗試験

自航試験

前方プロペラPOT(POD＋後方プロペラ)POT

抵抗試験

自航試験

CRP POT

自航試験(後方プロペラ＋POD＋前方プロペラ) POT

(2)

(3)

(4)

抵抗試験

図−1 ハイブリッド型推進装置搭載船の水槽試験の概念

SRC News No.68 July 200611

新造船と復原性
日本造船技術センターにおける研修の感想
大阪府立大学院博士前期過程 田原研究室

前田 直俊
私は今年の春に大学院に進学し、今は注意されました。十分な長さがあるので、研究所内の様々な水槽設備等を見ること

計算流体力学を用いた船体周りの流場解

一度に2回分の計測が可能で、またスタができました。氷を張ることができる氷析について勉強しています。しかし船体ート地点まで戻る間に結果を解析でき、海水槽など、どの水槽も目的に応じて寸の形状改良について勉強しているにも関

効率的に計測を行えるそうです。

法や特徴が全く異なり、それらははじめ

わらず、実際に行われている、船の性能曳航水槽では、自航試験や伴流試験なを求める実験に関する知識が乏しいと感どが行われます。有効馬力や推進効率な

今回の研修では、プロの方の仕事を間じていました。今回の研修では計測試験

ど学校で学んだ計算式が解析に使われて近で見ることができて、本当に勉強にながどのように行われているのか学ぶこといるのを見て、普段の勉強している内容りました。改めて計測試験の重要性と奥ができ、貴重な経験ができたと思います。

が学問であると同時に実用的なものだと深さを認識しました。計測試験以外にも、思うようになりました。

造船業界のことや、SRCが目白にあっ東京に着いた次の日から本格的に研修て見るものばかりでした。

が始まり、ほとんどの時間を計測試験が見学してきたのは計測試験だけではあた時の話など知らないことを聞くことが行われる曳航水槽ですごしました。曳航

りません。模型船やプロペラを作る工程

できて大変有意義でした。最後になりま

水槽は幅18m、長さ400mもあり、入について、実物を見ながら教えていただ

したが、金井課長をはじめSRC、海技

り口からは奥の方が見えませんでした。

きました。より正確な試験を行うために、研の皆さんには、ご多忙中にもかかわら大学にも曳航水槽はありますが、これほ今も製作技術が進歩し続けていることをず多くのことを教えていただきまして、

ど大きくはありません。泳げるかなと思知りました。また、ご好意により、日本

心より御礼申し上げます。

っていたら、絶対に水槽に落ちるなよと

造船技術センター、（独）海洋技術安全要がありそうです。

しでも越えて行くのが現実のようです。

伝統的製品分野において色々な課題がその意味で、計算結果が試され、実体化指摘される背景に、厳しい経済競争のあする実験や工作の分野に、理論や数値計「理学は問題の扉の前で立ち止まり、る事は否定しませんが、製品が成り立つ

算に劣らぬ関心が払われる必要を感じま

工学は扉を押し開ける」現実的回答を要

条件の理解が不充分なこと、極限すればす。最近読んだある大学工学部の先生の求される技術者の心構えの端的な表現で本当の事が分かっていない為と思いま

語りに、計算結果を疑わない、或いは疑す。しかし、扉を開けるには、理学に裏す。課題が提示される度に新しい知見やいを持つ機会を持たなかった学生の教育付けられた専門知識や豊富な経験、適切

経験、理学的な理解が積み上げられて来がありました。「扉を開けられる技術者」

な解を探し当てる洞察力が不可欠です

ましたが、これらの伝承は容易な事ではへの道は険しいですが、若い人々の努力が、近年は高いモラルも条件に加える必なく、先輩の徹を踏みながら、それを少に期待します。（K.T）

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